一種多功能集成夾具的設計與制作

摘"要：隨著經濟實力的不斷發展壯大，我國由制造業大國邁向制造業強國。設備長期使用就會磨損或損壞，丟棄會造成浪費，而通過維修基本可以達到原來的精度，從而延長設備的使用壽命，在不影響工作的情況下避免了浪費，提高了經濟效益。在維修過程中，拆卸是一個重要環節。在拆裝機器過程中，夾具又是不可或缺的重要工具，得心應手的夾具被廣泛應用于機械智能制造、機床維護、裝配檢測等工藝中。如果使用工具不當，就會造成零件損壞，這樣的維修就失去了意義。為了避免這種情況的發生，就需要一套性能優、實用性強、易操作、效率高的工具。為此，筆者設計了一套多功能集成工具。

關鍵詞：夾具；效率高；精度；設計與加工；裝配

中圖分類號：TB"""""文獻標識碼：A""""""doi：10.19311/j.cnki.16723198.2023.22.091

為保證工件的加工精度，就要在機械加工過程中保證產品的加工精度，提高勞動效率，解決在加工過程中遇到的難題，保證工件基準面與被加工表面之間的平行度、垂直度、對稱度、圓度、同軸度、尺寸精度。如加工直徑28毫米的臺階軸，需要用夾具固定，必須保證軸線的同軸度要求，同時有一個圓柱度要求，圓跳動要求。使用夾具可以減少利用高度尺、平板劃線工序，提高勞動效率，降低加工成本和工人的勞動強度。擴大機床加工范圍，更能發揮機床的性能，做到一機多用，有效解決機械設備的使用困難。能夠節約時間，操作更方便更直接，尺寸更精確。例如，在搖臂鉆床上可使用夾具一次性解決復雜鉆孔的工件。

1"夾具整體方案設計

夾具的設計要求：（1）裝夾工件過程中加緊的位置不能移動，必須夾牢夾穩。（2）工件不能受到破壞，要正確定位，要夾正。（3）裝夾要簡易方便且有足夠的強度和剛度，裝夾性能要可靠、操作靈活、便于拆裝。

1.1"夾具設計概述

（1）本文設計的是一般常用工具。一般常用工具配合件、加工面較多，要求按圖紙加工，精度達到七級。因此必須對每一項工序嚴格要求，避免產生積累誤差，造成加工件檢測成次品。

（2）本夾具是精刮削加工。對加工件的裝夾要正確合理，避免產生擠壓變形，影響加工精度，造成零件出現不合格現象。

（3）加工零件需要拆裝，在加工零件過程中需要多次拆裝，拆裝過程中要加倍小心，防止碰擊出現工件變形現象。活動鉗身與固定鉗身要正確配合，并要求刮研點一致，邊刮邊進行導軌運行測試，配合間隙先緊后松，達到配合要求。

（4）刮削時注意質量檢測。刮削分平面刮削和曲面刮削。刮削時要求形位精度與尺寸精度要精確，并且配合良好。工件表面美觀大方。根據工件的材料正確選用刮刀，粗刮削時楔角應小于90度，精刮削時楔角應大于90度。刮削后工件表面平面度、直線度要用邊長25毫米的方罩來檢測。

1.2"夾具設計內容：多功能臺鉗

（1）活動鉗身設計。

備料90*70*20毫米長方體毛坯件，通過修銼使其達到60*40*20毫米長方體，平面度0.06毫米，平行度0.06毫米，垂直度0.04毫米，表面粗糙度Ra3.2um。

（2）按要求加工直徑12毫米的螺紋孔，與底平面垂直度0.02毫米，與側平面中心對稱度0.25毫米，確定底孔直徑：（a）公制螺紋脆性材料底孔直徑D=d-1.05p=12-1.05*1.5=10.4毫米。d為螺紋大徑，p為螺距1.5毫米。（b）"公制螺紋韌性材料：D底孔直徑=d-p=12-1.5=10.5毫米。（c）英制螺紋底孔直徑選擇（毫米）

脆性材料D底=25（D-1/n）D為螺紋大徑

韌性材料D底=25（D-1/n）+（0.2-0.3）

（3）加工內螺紋。在孔的位置先劃出“十”字中心，并用樣沖打上中心點，劃出檢查圓或檢查方，擴大樣沖眼，目的就是為了落鉆方便，便于準確鉆孔。選擇絲錐與鉸手。絲錐分為頭錐、二錐、三錐，按順序選擇使用。對于較硬的材料可換錐交替使用。當絲錐切至1/2圈時可以倒轉1/2圈，順利排出切屑碎，以防止絲錐折斷。

（4）加工圓桿。選擇直徑16毫米的圓鋼作為臺鉗絲杠毛坯，將兩端面修整，保證平面度為0.06毫米，平行度為0.05毫米，同軸度為0.02毫米，圓跳動為0.025毫米。用車床加工圓鋼，去除圓鋼表面材料，加工成直徑12毫米的圓桿，然后兩端面進行倒角15°～20°的錐體，因為在加工螺紋過程中有板牙擠壓的作用，螺桿的直徑要小于螺紋的直徑。螺桿直徑計算：D桿=d-0.13p=12-0.13*1.5=11.8毫米。

（5）加工外螺紋。因為套外螺紋時力矩較大，所以選用板牙時板牙的硬度不能低于60HRC，螺桿直徑D桿=d螺紋-0.13p，p為螺距。板牙架是固定板牙的夾具，將板牙放入架內，用螺釘緊固即可。

套絲方法：為了便于板牙切入工件進行正常工作，在軸向轉動板牙前先施以壓力讓板牙迅速進入工作狀態，然后不再施壓，當板牙轉動一到兩圈時，倒轉一圈，將切屑碎排出。板牙與圓桿要保證垂直度0.06毫米，同軸度0.05毫米，對稱度0.025毫米。合理選擇切削液，避免螺紋加工面粗糙。

（6）固定鉗身設計。

選材90*70*20（單位毫米）的長方形鋼塊，倒棱去毛刺，按圖紙要求加工成60*40*20（單位毫米）的長方形鋼塊。具體操作如下：選擇最大的平面做基準平面，控制小平面尺寸，先修整大平面，平面度保證在0.06毫米，使大平面與小平面垂直度達到0.04毫米，平面度0.06毫米，平行度0.06毫米后再加工平行面，最后加工垂直面，以減少累計誤差。

測量平面的方法：透光法。當毛坯件粗加工時，可選透光法來檢測尺寸的平面誤差，用刀口直尺垂直放在工件的表面上，并進行橫向、縱向、對角逐步檢測。當觀察到刀口與工件表面之間透光強烈時，說明工件平面不平，達不到平面度0.06毫米。當刀口與平面之間透光微弱時，說明工件平面度幾乎達到了0.06毫米。如果透光強弱不等，說明工件表面處于凹凸狀態，達不到平面要求。

測量平面的方法：用塞尺與平板及“V”型塊進行檢測平面誤差。用平板作為基準面，將塞尺插入“V”型塊與工件平面之間進行檢測平面度。例如，用0.04毫米的塞尺插入“V”型塊與工件平面之間正好可以通過，而用0.05毫米的塞尺就不能通過，則其間隙為0.04毫米。

測量方法。把工件垂直放在劃線平板上，百分表的測量頭指到被測工件的表面，移動工件位置，這時百分表指針轉動。如果指針順時針轉動6個小格，說明平行度是0.06毫米。如果指針逆時針轉動到0.04毫米位置，說明平行度是0.04毫米。經過多次測量，取最大數據就是平行度值。

（7）導軌設計與加工。

檢測原料尺寸，全部進行倒角去毛刺。按圖紙尺寸劃線長160毫米、寬60毫米、高30毫米的槽型鋼做導軌，加工兩端面并使其平面度為0.06毫米，平行度為0.05毫米，同軸度為0.02毫米，垂直度為0.04毫米。刮削槽型鋼上平面，刮研點為25*25平方毫米面積上有6-8個研點，再以上平面為基準刮研導軌下滑動面，平面度誤差小于0.01毫米，刮研點為25*25平方毫米面積上有6-8個研點。再以上平面為基準刮研側平面，刮研點為25*25平方毫米面積上有12-16個研點。再以上平面為基準刮研另一個側平面，同樣刮研點為25*25平方毫米面積上有12-16個研點。加工下滑動導軌：方管長120毫米，寬40毫米，高20毫米。劃線鋸割方管一側面，鋸割面達到平面度0.06毫米，平行度0.05毫米，垂直度0.04毫米。同理刮削上平面、下滑面、兩側面，刮削完畢兩導軌形成間隙滑動配合狀態。

（8）加工絲桿螺母組合件。

按圖1要求劃線鉆孔、倒角將螺母固定，把軸襯壓入直徑20毫米的螺孔內，要求螺母軸線與活動鉗身螺孔軸線保持同軸度0.02毫米，螺母與軸線垂直度為0.02毫米，平行度為0.05毫米，對稱度為0.01毫米。將螺桿裝入軸襯內能輕松轉動，旋轉螺桿手柄，轉動靈活，松緊配合適度。

（9）加工兩鉗口。

尺寸45*30*10（毫米），要求鉗口與底座0.02毫米的垂直度，兩鉗口與活動鉗身平行，用6毫米的螺釘緊固，并使兩鉗口在絲桿的轉動中處于合攏狀態，間隙小于0.06毫米。

（10）加工鉗座。

在平板上刮研鉗座上平面，25*25平方毫米的接觸面積上有6-8個點。鉗座的兩側面與上平面垂直，垂直度為0.02毫米，鉗座與活動鉗身垂直，垂直度為0.02毫米。在鉗座表面開四個M12螺孔，螺孔與螺孔之間保證同軸度為0.02毫米，平行度為0.06毫米，對稱度為0.05毫米，螺母與螺栓間隙配合。活動鉗身與鉗座下滑面用直角尺來刮削，刮削深度不得超過10毫米。

1.3"圓形滑動桿加工

（1）設計制作要求。所劃線條清晰，尺寸達到圖樣標準，基準應與設計基準一致，尺寸公差為0.5毫米。

（2）檢查所用材料，打出倒角去毛刺。

1.4"設計與制作

根據圖2將兩個直徑35毫米軸承分別焊接在直徑50毫米的墊圈上，兩軸承保證同軸度為0.06毫米，對稱度為0.03毫米，墊片與軸承平行度為0.06毫米。將墊片表面刮削，使墊片平面度達到0.06毫米，在墊片孔的位置中心焊接M12螺母，螺母與墊片要保持0.04毫米的垂直度，修磨焊瘤保證墊片平整，在M12螺母上劃線，找出中心線、沖點，保證垂直度在0.04毫米，然后鉆M10.5毫米的孔，修磨孔的臺階，使其垂直度、同軸度在0.04毫米，擰緊螺母使其夾緊，螺桿一端焊接一個M12的螺母，同時夾緊劃筆在軸承的轉動下完成圓弧連接工作。

2"夾具裝配

2.1"裝配要求

零件與組件之間要根據圖紙安裝，在規定的位置必須保證件與件連接牢固。所有的轉動機構間隙配合要適當，各密封處不能漏油。組裝前一定要清洗干凈，去除零件上的毛刺、銹污焊瘤等。組裝前一定先進行試驗裝配，組裝后檢查轉動靈活性，保證加工性能。

2.2"組裝步驟

首先根據圖紙的要求，加工工藝技術確定進行組裝，同時要考慮工件的拆裝問題。試裝合理后再裝上定位銷，進行調整工作。仔細檢查夾具的總體設計尺寸及精度。夾緊力一定要垂直于工件的定位基準面，以增強夾緊工作的使用效果。

3"結束語

制作夾具必須保證加工精度，如被加工面與基準面尺寸精度，兩平面之間的平行度，兩平面之間的垂直度，兩小平面與大平面之間的垂直度，絲杠與螺母之間的同軸度等。組合夾由多個元件組成，在工作過程中不獨立使用。本組合夾具可應用于車床、銑床、刨床、磨床、鉆床等，能滿足多種工件的加工要求。

參考文獻

［1］尚萬，趙武，羅純靜，等.基于AD和TRIR的空間機器人手爪創新設計[J].制造業自動化，2014，36（7）.

[2]姜波，朱禮程，焦紅軍，等.鉗工工藝學[M].5版，北京：中國勞動社會保障出版社，2014：9394.

[3]王斌，張京唱.鉗工技能訓練[M].北京：化學工業出版社，2020：70.

[4]靜恩鶴.車削刀具技術及應用實例[M].北京：2006：109110.

[5]陳于萍，高曉康.互換性與測量技術[M].北京：高等教育出版社，2002：3637.

[6]張利人.鉗工技能實訓[M].4版，北京：人民郵電出版社，2018：40.

[7]郭玲.機械設計實戰[M].北京：電子工業出版社，2006：133.